Por qué Todos los Orbitales son Híbridos Warum alle Orbitale Hybride sind Why All Orbitals are Hybrids Pourquoi toutes les orbitales sont des hybrides すべての軌道がハイブリッドである理由 Dlaczego wszystkie orbitale są hybrydami Neden Tüm Orbitaller Hibrittir?

Ok, poneros en esta situación: un buen dia vais a clase de química y el profesor os

cuenta algo muy raro. Estáis en el tema de los átomos, y os ha explicado cómo los electrones

están indefinidos dentro de ellos en estas nubes llamadas “orbitales”. Además os are undefined within them in these clouds called "orbitals". In addition, you

ha contado que hay muchos tipos de orbitales, y que su forma depende de unos ciertos números,

que básicamente están designando la energía y el momento angular de ese electrón. Pero which are basically designating the energy and angular momentum of that electron. But

resulta, os cuenta, que hay veces, cuando los átomos se unen para formar moléculas, It turns out, he tells you, that there are times when atoms join together to form molecules,

unos orbitales llamados “s” y otros llamados “p” hacen “puf” y se ¿fusionan? en some orbitals called "s" and others called "p" go "poof" and merge into

unos orbitales nuevos llamados orbitales híbridos. Esto a mi me deja tocadísimo, ¿cómo que new orbitals called hybrid orbitals. This leaves me very touched, what do you mean?

fusionar? los orbitales no son cajitas dónde almacenas electrones, como si pudieras sacarlos, Fusion? orbitals are not little boxes where you store electrons, as if you could take them out,

mezclar los orbitales y luego volver a meterlos. ¡No! Los orbitales SON los propios electrones: mix the orbitals and then put them back in. No! The orbitals ARE the electrons themselves:

fusionar orbitales es lo mismo que fusionar sus electrones y eso no tiene ningún sentido.

Además, estos orbitales híbridos ¿qué números cuánticos tienen? ¿de dónde han

salido realmente? Creo que hay mucha confusión con los orbitales

híbridos, cuando realmente solo son una manera distinta de pensar en los átomos. Aclararé hybrids, when really they are just a different way of thinking about atoms. I will clarify

esto, pero primero tenemos que aprender sobre algo crucial: la piratería. this, but first we have to learn about something crucial: piracy.

Imaginaos a tres corsarios que acaban de enterrar un tesoro en una isla desierta. Ahora están Imagine three privateers who have just buried a treasure on a desert island. Now they are

discutiendo cómo hacer el mapa que marque dónde lo han colocado. Los tres están de

acuerdo que el punto de partida tiene que ser la palmera, pero cuando se trata de decidir I agree that the starting point has to be the palm tree, but when it comes to deciding

cuántos pasos hay que dar y hacia dónde, cada uno piensa algo distinto.

Para el primer pirata el cofre está claramente a seis pasos al norte y cuatro pasos al este. For the first pirate the chest is clearly six paces north and four paces east.

Sin embargo, el segundo pirata opina distinto. El piensa que en vez de usar los puntos cardinales, However, the second pirate has a different opinion. He thinks that instead of using the cardinal points,

se utilicen como referencia la tortuga y la roca. En este caso el tesoro estaría a 3

pasos hacia la tortuga y luego 5 pasos paralelos al camino a la roca. steps to the turtle and then 5 steps parallel to the path to the rock.

El tercer pirata también es un verso libre, pero tiene una opinión intermedia: considera The third pirate is also a free verse, but it has an intermediate view: it considers

que es lógico utilizar el norte, pero la roca se ve tan bien que sería una lástima

desperdiciarla. Por tanto el diría que el tesoro está a 3 pasos hacia el norte y 4 waste it. Therefore he would say that the treasure is 3 steps to the north and 4 steps to the south.

pasos paralelos a la roca. El mismo tesoro y tres maneras distintas de

decir dónde está. ¡Y todas son igual de válidas! Cada una de estas formas se llama

la base y sin una elección de base no podríamos ubicar las cosas en el espacio.

Bien, pues al hablar de objetos cuánticos pasa exactamente lo mismo. Si visteis mi vídeo

sobre las infinitas maneras de crear un gato de Schrodinger, ya sabréis que estas extrañas about the infinite ways of creating a Schrodinger's cat, you will already know that these strange

superposiciones cuánticas se suelen expresan como la posición del tesoro: “no se cuantas” quantum superpositions are often expressed as the position of the treasure: "I do not know how many".

veces gato vivo y “no se cuantas” veces gato muerto. Pero yo podría haber elegido times live cat and "I don't know how many" times dead cat. But I could have chosen

otra manera de hablar de esta mezcla, podría haber escogido otra base, por ejemplo escogiendo

estos dos gatos superpuestos y viendo cuantos “pasos” hacen falta para llegar hasta these two overlapping jacks and seeing how many "steps" it takes to get to

nuestro “gato tesoro”. ¡Esto es igual de válido! Y, como antes, el tamaño de cada

flecha está reflejando la probabilidad de que el gato colapse a uno de ellos si hago

el procedimiento correcto. En el caso de los electrones, en vez de “gato

vivo” y “gato muerto”, tenemos las distintas formas de los orbitales. Y es que los electrones

a veces adquieren orbitales que no son iguales a los que tenemos catalogados con los números

cuánticos, nuestra base original, al igual que el gato puede estar muchos más estados quantum, our original base, just as the cat can be in many more quantum states, our original base, just as the cat can be in many more quantum states.

que “vivo” y “muerto”. Lo que hacen es estar superpuestos en varios de ellos, than "alive" and "dead". What they do is to be overlapping in several of them,

creando mezclas cuánticas de los orbitales de la base original. creating quantum mixtures of the original base orbitals.

Ejemplo: Voy coger el orbital con menos momento angular de todos, el llamado orbital s, y

dos de los orbitales siguientes, con un poquito más de momento angular. Con estos tres yo

puedo formar una base y hablar perfectamente de ciertos electrones superpuestos, pero a I can form a basis and talk perfectly well about certain superimposed electrons, but at

lo mejor me interesa escoger otros; escoger otra base. Por ejemplo, hacer por un lado

una mezcla de los orbitales con momento angular y por otro hacer otra mezcla similar solo

que con número complejos. Estos dos orbitales combinados pueden usarse perfectamente para

hablar de electrones superpuestos, como antes, pero es más: es que si visualizas cómo son

estos dos orbitales mezcla, te das cuenta que sus lóbulos forman una cruz. Si además these two orbitals mix, you realize that their lobes form a cross. If you also

añades al grupo el orbital de momento angular mínimo que quedaba, tienes a los tres ejes add the remaining orbital of minimum angular momentum to the group, you have the three axes

espaciales marcados por orbitales. Estos son los famosos p_x, p_y y p_z, los orbitales

p. Y cuando los químicos tiene que hacer su trabajo utilizan mucho más la base de

orbitales p que la otra. ¿Por qué? ¡Sed prácticos! Si tuvieras un material en el

que los átomos estuvieran colocados como en una cuadrícula y supieras que los orbitales that the atoms were laid out as in a grid and you knew that the orbitals

van a tener una forma que intente conectar cada átomo con sus vecinos, escogerías la are going to have a shape that tries to connect each atom to its neighbors, you would choose the

base de orbitales p pues es lo que más se parece a la realidad que estás tratando.

Es como si tuvieras el tesoro enterrado aquí, ¿te pondrías contar pasos hacia la tortuga

y la roca? ¡No! 5 pasos al norte y así de fácil.

Por una razón parecida los químicos utilizan otras bases: por ejemplo cuando un átomo

de boro se une a tres átomos de fluor uno espera que todos los enlaces formen una especie boron bonds to three atoms of fluorine one expects that all the bonds will form a kind of

de triángulo, nada que ver con la forma en cruz de los orbitales p. Yo podría expresar

estos “orbitales triángulo” a base de calibrar orbitales s y p, pero es preferible these "triangle orbitals" on the basis of calibrating s and p orbitals, but it is preferable to

mezclar los orbitales p_x y p_y para formar una nueva base, esta vez añadiendo un ingrediente

extra: el orbital s. Es por eso que estos nuevos orbitales se llaman sp^2. Y existen

otros dependiendo de cuantas “p”s mezcles: el sp^1, el sp^3… Incluso están los “spd” others depending on how many "p "s you mix: the sp^1, the sp^3... There are even the "spd".

en los que has mezclados orbitales con momento angular aún más alto, todo para intentar

reproducir lo mejor posible la forma de la molécula con la que trabajas. Todos estos

orbitales se llaman Orbitales Híbridos; un nombre bastante relativo. Sí, la base sp^2 orbitals are called Hybrid Orbitals; a rather relative name. Yes, the base sp^2

la puedo obtener hibridando la base de los p, pero también puedo hibridar la base sp^2 I can get it by hybridizing the p-base, but I can also hybridize the sp^2 base.

para obtener la base de los p, o si quiero incluso la base original. Es un camino ambas

direcciones en el que nadie puede llamarse “de pura raza”: esa el clave. Todas las directions in which no one can be called "purebred": that is the key. All the

bases sirven para describir cualquier orbital, puede que algunas sean más prácticas que

otras dependiendo de la situación, pero en esencia son solo maneras distintas de decir

dónde está el tesoro. Aunque tengo que poner un “pero”: la base

original a diferencia de las otras tiene los números cuánticos definidos. Cuando empiezas

a mezclar los elementos de la base original para forma la base de los p, estás combinando

orbitales con el número “m” distinto. Eso quiere decir que, por ejemplo, p_x tiene

indeterminado “m”, está superpuesto entre esos dos valores. A efectos prácticos has indeterminate "m", is superimposed between these two values. For practical purposes you have

perdido ese número cuántico y has ganado en incertidumbre. Y cuando creas una base

híbrida al combinar orbitales s con orbitales p estás también mezclando orbitales con hybrid by combining s orbitals with p orbitals you are also mixing orbitals with

distinto momento angular, superponiendo esa cantidad también e indefiniendola. different angular momentum, superimposing that quantity also and indefinitely.

Vamos, que es solo la base original la que tiene los cuatro números cuánticos que a

nosotros nos importan intactos, la que nos permite saber la probabilidad de medir cantidades we care about intact, the one that allows us to know the probability of measuring quantities

relevantes, certezas que nos ayudan a entender mejor este mundo atómico. relevant, certainties that help us to better understand this atomic world.

Seguiremos hablando de él en próximos vídeos. Y recuerda, si quieres más ciencia solo tienes

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